钙钛矿太阳能电池仅用十年左右的时间将效率提升至认证的26.1%，非常接近晶硅太阳能电池26.81%的认证效率，展现出巨大的产业化潜力。当前，钙钛矿太阳能电池器件效率还在提升，然而在器件制备过程中，钙钛矿太阳能电池的性能受到许多不可分割的因素影响，传统方法往往采用试错的方式来优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺，花费了大量的时间。贝叶斯优化是一种全局优化算法，在解决人工智能的黑盒问题方面取得了很大的成功。本文利用贝叶斯优化算法对钙钛矿层涉及到的碘化铅（PbI₂）过量百分比、退火温度、退火时间、真空萃取时间四个工艺参数进行优化选择，显著降低了研发成本，缩短了研发时间。通过五轮实验迭代，累计34组工艺条件，制备出了器件效率为23.56%的反型钙钛矿太阳能电池。

高功率激光器在工业应用领域的需求不断增长，提高光-光转化效率是降低其生产制造成本的关键途径。针对提高激光器光-光转化效率所面临的增益介质的热负荷问题，利用锁定波长的969 nm“零声子线”泵浦、自主研制的高性能Yb∶YAG薄片晶体和48冲程泵浦系统等，搭建了高效的连续Yb∶YAG薄片激光器系统，实现了最高输出功率373 W，光-光转化效率可达73.37%。其优异性能为后续开展千瓦级超快Yb∶YAG薄片激光器研究奠定了基础。

随着航空航天技术的不断发展，航天器对于霍尔电推进功率处理单元（PPU）的需求不断提高，高增益、大功率以及高效的PPU成为研究的主流方向。LLC拓扑能够在全负载范围内实现软开关，因此在PPU阳极电源中具有广阔的应用前景。原边LLC因其原副边增益特性，给阳极电源高增益变换器的谐振电感设计带来极大的挑战。针对上述问题，提出了一种改进的副边LLC谐振拓扑，在保留原边LLC谐振电路软开关特性的同时，有效解决了谐振电感设计问题，使得PPU阳极电源具备高增益的性能。首先利用时域分析法建立了副边LLC拓扑数学模型，其次在模型的基础上给出其峰值增益的计算方法，最后通过一台样机验证了所建模型的正确性并验证了副边LLC电路的有效性。

设计并制备了780 nm大功率半导体激光器的单管和巴条。采用金属有机化学气相沉积技术制备的外延结构，分别使用GaAsP和GaInP作为量子阱和波导层，限制层是具有高带隙的AlGaInP材料。量子阱与波导层带隙0.15 eV，波导层与限制层带隙0.28 eV，抑制了载流子泄露。1.55 μm厚非对称大光学腔波导结构抑制快轴高阶模，同时缓解腔面损伤问题。为进一步提高腔面损伤阈值，利用超高真空解理和钝化技术，在腔面上沉积了非晶ZnSe钝化层。条宽150 μm、腔长4 mm的单管器件，在电流为15 A时，输出连续功率16.3 W未出现COD现象，斜率效率达到1.27 W/A，电光转换效率为58%，慢轴发散角9.9°，光谱半高宽为1.81 nm。填充因子为40%的厘米巴条，在192 A下实现连续输出功率180 W，电光转换效率为50.7%，光谱宽度仅为2.2 nm。

介绍了大功率高效率功率放大器（功放）在实际设计时面临的晶体管寄生效应问题，并通过引入晶体管封装寄生模型对本征端阻抗进行等效迁移，进而提高了输出匹配网络设计的便捷性。提出一种基于紧凑型微带谐振单元的电路设计方法及其传输线拓扑结构，其中，紧凑型微带谐振单元的作用是提供功放在三次谐波所需的开路点，从而通过调谐传输线满足相应阻抗条件。其优点还包括：基波频率下插入损耗低、效率高；实际物理尺寸小，可满足小型化需求。为了更好地验证上述理论，基于10 W GaN HEMT CGH40010F晶体管和大功率高效率E/F开关类功放在2.2 GHz的工作频率下进行了具体的电路设计。仿真结果表明，该款功放的最大功率附加效率可达78.4%，最大输出功率可达40.1 dBm，功率增益为12.1 dB。

固体布里渊增益介质是目前实现高稳定、高重复频率受激布里渊散射（SBS）的重要光学元件，能够产生高光束质量的相位共轭光。然而，不同于被广泛研究的液体布里渊增益介质，目前针对固体布里渊增益介质如何产生高效率高能量的SBS尚无成熟的研究。近日，笔者团队以块状熔融石英作为布里渊增益介质，在高强度纳秒激光脉冲泵浦下，围绕熔融石英中的SBS能量转换效率和损伤阈值与泵浦光纵模的关系开展了研究，实现了最高单脉冲能量183.1 mJ、反射率为81.0%、斜效率高达85.8%的相位共轭光输出。该研究结果对于实现高功率全固态的SBS相位共轭镜，进而提升脉冲激光器的输出功率水平、获得高稳定高效率的SBS运转具有重要的指导意义。

氧化镍（NiO_x）作为无机p型半导体，常用于倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）中的空穴传输层（HTL），但本身存在的高缺陷密度和与钙钛矿不相匹配的能级排布限制了PSCs的能量转换效率。本文通过引入双自组装单分子层修饰氧化镍界面，钝化氧化镍材料自身缺陷，改善能级匹配，促进了界面处光生载流子的提取和传输，提高了PSCs的开路电压（V_oc）和填充因子（FF），最终将刮涂氧化镍基PSCs的效率提升到20.38%，而且未封装的器件在氮气氛围中用85 ℃老化1 000 h后仍维持原始效率的96%。更重要的是，我们以此制备了孔径面积为60.84 cm²、由13节子电池串联而成的钙钛矿组件，效率达到了17.04%。

本文对椭圆波导TE₀₁-TE₁₁模式转换器进行了研究。选择了合适的椭圆波导截面，在椭圆波导纵轮廓线函数中采用了相位重匹配方法，并利用粒子群算法进行了纵轮廓线优化，所设计的椭圆TE₀₁-TEs₁₁模式转换器在28 GHz时的转换效率为99.16%，在27~29.3 GHz模式变换器的效率大于90%，相对带宽为8.2%。所设计的TE₀₁-TEs₁₁椭圆模式转换器的转换段为现有长度的一半。将设计的椭圆模式转换器与两个过渡段相连，并在CST中进行仿真和验证，其结果与理论计算一致。设计出了一个中心频率点为28 GHz的高效、紧凑、高功率椭圆波导TE₀₁-TE₁₁模式转换器。